本發(fā)明涉及一種PVC管材及其制備方法，具體涉及一種抗低溫脆性礦用管材及其制備方法。
背景技術(shù)：
：蒙脫土是一種典型的天然黏土礦物，具有蘊藏量高、種類繁多、價格低廉、結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。蒙脫土還具有良好的分散性能，可以廣泛應(yīng)用高分子材料行業(yè)作為納米聚合物高分子材料的添加劑，提高力學性能、尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性能及氣體阻隔性能等，從而起到增強聚合物綜合物理性能的作用，同時改善物料加工性能，應(yīng)用前景廣闊。鄭玉嬰、彭超在其《PVC-U/蒙脫土納米復(fù)合管材的研制》一文中以蒙脫土為主要原料，通過適宜的有機物插層劑對其改性研制了有機蒙脫土，然后利用聚氯乙烯的親油性，運用插層技術(shù)將PVC溶體插入有機蒙脫土層間，使蒙脫土片層剝離并以納米尺寸分散在PVC相中,實現(xiàn)了納米層狀蒙脫土與PVC的復(fù)合，使制得的PVC-U/蒙脫土納米復(fù)合管材具有優(yōu)良的物理力學性能。但是上述文獻制得的復(fù)合管材存在著表面電阻大，抗靜電性差的缺點，管材表面一經(jīng)磨擦就會產(chǎn)生靜電，并聚集于管材表面，若應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)作業(yè)，靜電放電時就有可能引起火災(zāi)和瓦斯爆炸，無法滿足礦用管材的使用要求，限制了其應(yīng)用范圍。另外，上述文獻制得的復(fù)合管材的耐低溫性能也不盡人意。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，是石墨烯的一種重要衍生物，與石墨烯具有相似的結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的光學、熱力學、力學和電學性能，在改善材料的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、力學性能等綜合性能方面發(fā)揮著非常重要的作用。因此，本發(fā)明先采用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷對蒙脫土進行氨基化改性，然后采用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺活化氧化石墨烯表面的羧基，這樣氧化石墨烯表面的羧基可以與蒙脫土表面的氨基進行酰胺縮合，進而使氧化石墨烯片層包覆在蒙脫土表面，制得氧化石墨烯包覆納米蒙脫土，然后采用丙烯酸丁酯對其進行接枝改性，提高其與PVC基體的相容性及分散穩(wěn)定性，制得聚丙烯酸丁酯接枝改性的氧化石墨烯包覆納米蒙脫土，作為導(dǎo)電填料應(yīng)用于PVC管材中，在改善PVC管材的熱穩(wěn)定性能和力學性能的基礎(chǔ)上，降低了PVC管材的表面電阻，使制得的PVC管材具有優(yōu)異的抗靜電性。本發(fā)明還添加了乙酰氧基硬脂酸丁酯、三乙二醇二異辛酸酯、油酸四氫呋喃甲酯三種耐寒增塑劑與珠光砂、透輝石粉等填料配合使用，不僅可以提高材料的耐寒性和耐候性，還可以改善材料的機械強度。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種抗低溫脆性礦用管材及其制備方法，本發(fā)明制得的礦用管材耐溫性優(yōu)異，低溫脆性比現(xiàn)有技術(shù)中PVC管材有很大提高，最低工作溫度可達-50℃。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種抗低溫脆性礦用管材，由以下重量份的原料制成：聚氯乙烯49-62、乙酰氧基硬脂酸丁酯11-17、三乙二醇二異辛酸酯10-15、月桂酸鋅1-2、月桂酸鋇1-2、微晶石蠟5-7、油酸四氫呋喃甲酯14-19、珠光砂18-26、季戊四醇單油酸酯5-10、蒙脫土20-30、氧化石墨烯14-26、透輝石粉17-24。一種抗低溫脆性礦用管材的制備方法，包括以下步驟：(1)按照固液比1:15-25將蒙脫土加入到95％無水乙醇中，充分攪拌均勻，然后加入相當于蒙脫土質(zhì)量2-5％的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，油浴加熱至70-75℃，攪拌1-1.5h，冷卻至室溫，分別用乙醇、去離子水各清洗三遍，冷凍干燥，粉碎至納米粒徑，過篩，即得氨基化納米蒙脫土；(2)將氧化石墨烯加水攪拌制成質(zhì)量濃度為0.7-1.4mg/mL的氧化石墨烯分散液，然后加入相當于氧化石墨烯質(zhì)量38-46％的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和32-36％的N-羥基琥珀酰亞胺，超聲處理15-25min后加入步驟(1)制得的氨基化納米蒙脫土，在250-400r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10-15h，過濾，并分別用甲醇、去離子水各清洗三次，冷凍干燥，520-590℃煅燒2-4h，冷卻至室溫，即得氧化石墨烯包覆納米蒙脫土；(3)按照固液比1:20-30將氧化石墨烯包覆納米蒙脫土加入到水中，再加入相當于氧化石墨烯包覆納米蒙脫土質(zhì)量3-6％的十二烷基硫酸鈉，超聲分散1-2h，然后水浴加熱，加熱至70-75℃時通入氮氣，加熱75-80℃時，加入相當于氧化石墨烯包覆納米蒙脫土質(zhì)量0.5-0.6％的過硫酸銨，加熱至80-85℃時，加入相當于氧化石墨烯包覆納米蒙脫土質(zhì)量45-50％的丙烯酸丁酯，攪拌反應(yīng)4-5h，過濾，洗滌，烘干，氣流粉碎，即得聚丙烯酸丁酯接枝改性的氧化石墨烯包覆納米蒙脫土；(4)將聚氯乙烯、油酸四氫呋喃甲酯、乙酰氧基硬脂酸丁酯、透輝石粉到高速加熱混合機中，加熱至80-100℃，混合8-16min，再加入月桂酸鋅、月桂酸鋇、微晶石蠟、珠光砂，加熱至90-110℃，混合5-10min，待料溫降至70-90℃時加入聚丙烯酸丁酯接枝改性的氧化石墨烯包覆納米蒙脫土以及其余原料，混合6-12min，即得混合料；(5)將步驟(4)制得的混合料加入到雙螺桿擠出機中擠出，雙螺桿擠出機機筒溫度為195-205℃，模頭溫度為180-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為40-80r/min，然后經(jīng)拉管，冷卻，切割，制成管材。本發(fā)明的有益效果：(1)本發(fā)明先采用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷對蒙脫土進行氨基化改性，然后采用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺活化氧化石墨烯表面的羧基，這樣氧化石墨烯表面的羧基可以與蒙脫土表面的氨基進行酰胺縮合，進而使氧化石墨烯片層包覆在蒙脫土表面，制得氧化石墨烯包覆納米蒙脫土，然后采用丙烯酸丁酯對其進行接枝改性，提高其與PVC基體的相容性及分散穩(wěn)定性，制得聚丙烯酸丁酯接枝改性的氧化石墨烯包覆納米蒙脫土，作為導(dǎo)電填料應(yīng)用于PVC管材中，在改善PVC管材的熱穩(wěn)定性能和力學性能的基礎(chǔ)上，降低了PVC管材的表面電阻，使制得的PVC管材具有優(yōu)異的抗靜電性；(2)本發(fā)明添加了乙酰氧基硬脂酸丁酯、三乙二醇二異辛酸酯、油酸四氫呋喃甲酯三種耐寒增塑劑與珠光砂、透輝石粉等填料配合使用，不僅可以提高材料的耐寒性和耐候性，還可以改善材料的機械強度。本發(fā)明制得的PVC管材機械強度高，耐候性好，耐寒性優(yōu)異，低溫脆性比現(xiàn)有技術(shù)中PVC管材有很大提高，最低工作溫度可達-50℃。具體實施方式一種抗低溫脆性礦用管材，由以下重量(kg)的原料制成：聚氯乙烯55、乙酰氧基硬脂酸丁酯14、三乙二醇二異辛酸酯12、月桂酸鋅1.5、月桂酸鋇1.5、微晶石蠟6、油酸四氫呋喃甲酯16、珠光砂22、季戊四醇單油酸酯8、蒙脫土25、氧化石墨烯20、透輝石粉21。一種抗低溫脆性礦用管材的制備方法，包括以下步驟：(1)按照固液比1:15-25將蒙脫土加入到95％無水乙醇中，充分攪拌均勻，然后加入相當于蒙脫土質(zhì)量2-5％的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，油浴加熱至70-75℃，攪拌1-1.5h，冷卻至室溫，分別用乙醇、去離子水各清洗三遍，冷凍干燥，粉碎至納米粒徑，過篩，即得氨基化納米蒙脫土；(2)將氧化石墨烯加水攪拌制成質(zhì)量濃度為0.7-1.4mg/mL的氧化石墨烯分散液，然后加入相當于氧化石墨烯質(zhì)量38-46％的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和32-36％的N-羥基琥珀酰亞胺，超聲處理15-25min后加入步驟(1)制得的氨基化納米蒙脫土，在250-400r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10-15h，過濾，并分別用甲醇、去離子水各清洗三次，冷凍干燥，520-590℃煅燒2-4h，冷卻至室溫，即得氧化石墨烯包覆納米蒙脫土；(3)按照固液比1:20-30將氧化石墨烯包覆納米蒙脫土加入到水中，再加入相當于氧化石墨烯包覆納米蒙脫土質(zhì)量3-6％的十二烷基硫酸鈉，超聲分散1-2h，然后水浴加熱，加熱至70-75℃時通入氮氣，加熱75-80℃時，加入相當于氧化石墨烯包覆納米蒙脫土質(zhì)量0.5-0.6％的過硫酸銨，加熱至80-85℃時，加入相當于氧化石墨烯包覆納米蒙脫土質(zhì)量45-50％的丙烯酸丁酯，攪拌反應(yīng)4-5h，過濾，洗滌，烘干，氣流粉碎，即得聚丙烯酸丁酯接枝改性的氧化石墨烯包覆納米蒙脫土；(4)將聚氯乙烯、油酸四氫呋喃甲酯、乙酰氧基硬脂酸丁酯、透輝石粉到高速加熱混合機中，加熱至80-100℃，混合8-16min，再加入月桂酸鋅、月桂酸鋇、微晶石蠟、珠光砂，加熱至90-110℃，混合5-10min，待料溫降至70-90℃時加入聚丙烯酸丁酯接枝改性的氧化石墨烯包覆納米蒙脫土以及其余原料，混合6-12min，即得混合料；(5)將步驟(4)制得的混合料加入到雙螺桿擠出機中擠出，雙螺桿擠出機機筒溫度為195-205℃，模頭溫度為180-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為40-80r/min，然后經(jīng)拉管，冷卻，切割，制成管材。上述實施例制得的PVC管材的主要性能檢測結(jié)果如下表所示：檢測項目單位檢測結(jié)果拉伸強度MPa67縱向回縮率％3.6表面電阻Ω3.4×106老化系數(shù)(70℃,144h)—0.85低溫催化溫度℃-50當前第1頁1 2 3